NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ MALZEME BİLİMİ MALZEMELERİN DEFORMASYONU NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ © Mühendislik Mimarlık Fakültesi mmf.nisantasi.edu.tr

MALZEMELERİN DEFORMASYONU Metaller uygulanan dış kuvvetin büyüklüğüne göre iki tür deformasyon (Şekil değişimi) gösterir. Elastik veya Plastik. Elastik deformasyon: Genel olarak dış kuvvet uygulanan malzemeye ait atomların komşu atomlardan ayrılmadan aralarındaki uzaklığın değişmesidir. Dış kuvvet ortadan kalktığında cisim eski boyutuna geri döner. Elastik şekil değiştiren cisimlerde Hooke Kanunu geçerlidir. Plastik deformasyon (Kalıcı şekil değişimi): Metale uygulanan dış kuvvetin oluşturduğu iç gerilmenin malzeme elastiklik sınırını aşması durumunda metalde meydana gelen kalıcı şekil değişimine plastik deformasyon adı verilir. Haddeleme, presleme, dövme, çubuk çekme, eğme gibi şekil verme işlemleri malzemelerin plastik deformasyonu ile ilgilidir. Talaşlı imalatta plastik şekil vermenin bir uygulama şeklidir. Plastik deformasyon genel olarak paralel atom düzlemlerinin birbiri üzerinde kayması olarak kabul edilir. Bu olayı sağlayan dış gerilmeler hesaplandığında bulunan değer gerçek değerlerin 1000-10000 katı daha büyük çıkmaktadır. NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

METALİK MALZEMELERİN PLASTİK DEFORMASYON MEKANİZMALARI KAYMA Malzemeye etki eden dış kuvvetin oluşturduğu iç kayma gerilmesinin etkisi ile dislokasyonların hareket etmesi sonucunda atom düzlemleri birbiri üzerinde kaymakta veya ötelenmektedir. Dislokasyon hareketi tırtıl hareketine çok benzer bir olaydır. Dislokasyonlar atom yoğunluğu en yüksek olan düzlemlerde ve atom doğrultularında gerçekleşir. Bu düzlemlerin ve doğrultuların sayısını çarparak kayma sistem sayısını elde ederiz. Kübik Yüzey Merkez kafes yapısındaki metaller (Al, Cu, Au vb.) en yüksek kayma sistemine sahip olduğundan en kolay şekillenen metallerdir. Hekzagonal metallerde kayma sistem sayısı çok az olduğundan bu metallerin (Cd, Zn vb.) sünekliği düşüktür. İKİZLENME İkizlenme, kaymanın zor olduğu durumlarda örneğin çok düşük sıcaklıklarda veya yüksek deformasyon hızlarında meydana gelir. İkizlenmede atom düzlemleri belli bazı düzlemlere paralel hareket etmesi olayıdır. NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

MALZEMELERİN DEFORMASYONU TANE SINIRI KAYMASI Çok kristalli malzemelerde yüksek sıcaklık ve düşük deformasyon hızlarında meydana gelir. Taneler, tane sınırı boyunca kayarak birbirlerine göre yer değiştirirler. YAYINMALI SÜRÜNME Bu olaya difüzyon sürünmesi adı da verilmektedir. Malzeme ergime sıcaklığının % 90’nından daha yüksek sıcaklığa ısıtılıp ve çok düşük hızda deforme edilirse, malzeme içerisindeki atomlar dış kuvvet doğrultusunda ve atom boşlukları dış kuvvete dik doğrultuda yayınarak malzemenin deformasyonuna yol açarlar. TEK KRİSTALLERDE DEFORMASYON Tek kristalden oluşan malzemelerde çekme gerilmesi altında dislokasyonların hareket etmesini yani plastik şekil vermeyi başlatan kritik kayma gerilmeleri teorik ve deneysel olarak tespit edilmiştir. Atom yoğunluğu en yüksek olan düzlemlerde ve atom doğrultularında kaymayı başlatan kritik kayma gerilmeleri hesaplanmıştır. En düşük kritik gerilmeler KYM metallerde ve en yüksek gerilmeler KHM metallerde ölçülmüştür. NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

MALZEMELERİN DEFORMASYONU POLİKRİSTALİN METALLERDE DEFORMASYON Bu durum endüstriyel malzemelerin deformasyon halidir. Dış kuvvet tesiri ile kayma hareketi en uygun durumdaki tanelerde gerçekleşir. İlkin kaymaya uygun olmayan taneler zamanla çekme eksenine doğru dönerek akmaya uygun hale gelir. Deformasyon sonucunda taneler dış kuvvet doğrultusunda yönlenir ve çarpılır. Bu yeni içyapı, malzeme özelliklerinin (mukavemet, süneklik, manyetiklik vb.) yöne göre değişiklik göstermesine sebep olur. POLİKRİSTALİN METALLERDE KIRILMA Dış kuvvet tesiri ile cismin iki veya daha fazla parçaya ayrılmasına kırılma denir. Malzemelerin içerdiği iç hatalardan dolayı gerçek kırılma değeri teorik hesaplanandan daha düşük olmaktadır. Malzemelerin katılaşması ve deformasyonu sırasında dislokasyon hareketini engelleyen tane sınırları veya sert partiküller mikro çatlaklara sebep olur. Bu çatlaklar gerilme yığılması yaparak kırılma dayanımının teorik değerden daha düşük olmasına sebep olurlar. NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

MALZEMELERİN DEFORMASYONU METALLERDE İKİZLENME İkizlenme mekanizması Kayma ile ikizlenme arasındaki farklar DEFORMASYON İKİZLERİ İkizlenme doğrultu ve düzlemleri TAVLAMA İKİZLERİ SICAKLIĞA GÖRE DEFORMASYON TÜRLERİ Soğuk Ilık Sıcak NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

DEFORMASYON SERTLEŞMESİ (PEKLEŞME) Soğuk şekil verilen malzemelerde deformasyon oranına bağlı olarak malzeme sertliği ile dayanımı artarken sünekliğin azalmasına deformasyon sertleşmesi denir. Frank-Read dislokasyon çoğalması Hall-Petch bağıntısı Malzeme iç enerjisi PEKLEŞEN MALZEMENİN TAVLANMASI Pekleşen malzeme tavlanırsa sertliği azalırken sünekliği artar. Tavlama sıcaklığına bağlı olarak farklı iç yapı olayları meydana gelir. KENDİNE GELME Düşük sıcaklıkta yapılan tavlamadır. İçyapı, mekanik özellikler aynı kalırken kalıntı gerilmeler azalır ve alt taneler oluşur. NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

MALZEMELERİN DEFORMASYONU NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

MALZEMELERİN DEFORMASYONU   YENİDEN KRİSTALLEŞME Yönlenmiş ve yüksek dislokasyon içeren tanelerin yerine yeni sünek tanelerin alması olayıdır. Atomların çok kısa mesafede hareket etmesi ile bu olay gerçekleşir. YENİDEN KRİSTALLEŞME SICAKLIĞINA TESİR EDEN FAKTÖRLER Kimyasal bileşim Ön deformasyon oranı Tavlama süresi Malzeme ergime sıcaklığı TANE BÜYÜMESİ İnce tanelerin tane sınırlarının kayması ile tane boyutunun büyümesi olayı. TANE BÜYÜMESİNE ETKİN FAKTÖRLER Sıcaklık NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

MALZEMELERİN DEFORMASYONU SICAK DEFORMASYON Malzemenin mutlak ergime sıcaklığının yarısından daha yüksek sıcaklıkta deforme edilmesi işlemidir. SOĞUK ve SICAK DEFORMASYONUNUN KARŞILAŞTIRMASI Gerekli enerji miktarı Deformasyon oranı Yüzey kalitesi Dinamik yeniden kristalleşme İçyapı farklılığı NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ © kaynaklar (1) Hüseyin UZUN, Fehim FINDIK, Serdar SALMAN, Malzeme Biliminin Temelleri, Değişim Yayınları, İstanbul, 2008 (2) Kaşif ONARAN, Malzeme Bilimi, Bilim Teknik Yayınevi, İstanbul, 2014 (3) Temel SAVAŞKAN, Malzeme Bilgisi ve Muayenesi, Celepler Matbaacılık, Trabzon, 2009 (4) Cuma BİNDAL, et al, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği, Nobel Akademik Yayıncılığı, İstanbul, 2014 (5) Nihat G. KINIKOĞLU, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği, Literatür Yayıncılık, İstanbul, 2006 NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©